Селекция: основные методы и достижения. Селекция растений кратко

Краткий конспект подготовки к ЗНО по биологии №42 "Селекция. Биотехнология, клеточная и генная инженерия"

Подготовка к ЗНО. Биология.Конспект 42. Селекция. Биотехнология, клеточная и генная инженерия

Селекция – наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.Породы, сорта, штаммы – искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Селекция растений

Центры происхождения культурных растений, выявленные Н.И. Вавиловым:

1. Южноазиатский тропический

2. Восточноазиатский

3. Юго-Западноазиатский

4. Средиземноморский

5. Абиссинский

6. Центральноамериканский

7. Южноамериканский.

Чистая линия – потомство одной гомозиготной самоопыленной особи.Инбридинг (инцухт) – близкородственное скрещивание. Имеет место при самоопылении перекрестноопыляемых растений. В результате многие рецессивные неблагоприятные гены переходят в гомозиготное состояние, что приводит к снижению жизнеспособности растений, к их «депрессии». Затем полученные линии скрещивают между собой, образуются гибридные семена, дающие гетерозисное поколение.Гетерозис («гибридная сила») – явление, при котором гибриды по ряду признаков и свойств превосходят родительские формы. Характерен для гибридов первого поколения, первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%. В последующих поколениях его эффект ослабляется и исчезает.Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.Метод получения полиплоидов. Полиплоидные растения обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена.Автополиплоиды – виды, у которых кратно умножен один и тот же геном.Отдаленная гибридизация – скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.Аллополиплоиды – виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение.

Селекция животных

Особенности селекции животных1. Для животных характерно в основном половое размножение, поэтому любая порода является сложной гетерозиготной системой.2. Смена поколений происходит через несколько лет.3. Немногочисленное потомство.Основными методами селекции животных являются гибридизация и отбор. Различают те же методы скрещивания – близкородственное скрещивание, инбридинг, и неродственное, аутбридинг. Инбридинг, как и у растений, приводит к депрессии. Отбор у животных проводится по экстерьеру (определенным параметрам внешнего строения), т.к. именно он является критерием породы.Внутрипородное разведение направлено на сохранение и улучшение породы. Практически выражается в отборе лучших производителей, выбраковке особей, не отвечающих требованиям породы.

Межпородное скрещивание используют для создания новой породы. При этом часто проводят близкородственное скрещивание – родителей скрещивают с потомством, братьев с сестрами, что помогает получить большее число особей, обладающих нужными свойствами, затем – скрещивание разных линий.Искусственное осеменение используют для получения потомства от лучших самцов производителей, тем более что половые клетки можно хранить при температуре жидкого азота любое время.Гормональная суперовуляция и трансплантация эмбрионов позволяют у выдающихся коров забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их другим коровам; эмбрионы так же хранятся при температуре жидкого азота. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей.

Центры происхождения домашних животных

Селекция микроорганизмов. Биотехнология

  Традиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов.Особенности селекции микроорганизмов1. Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении.2. Хотя вероятность естественного возникновения мутации у микроорганизмов такая же, как и у всех других организмов (1 мутация на 1 млн. особей по каждому гену), очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену.Биотехнология – использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объект: бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.Генная инженерия – совокупность методик, позволяющих выделять нужный ген из генома одного организма и вводить его в геном другого организма.Хромосомная инженерия – совокупность методик, позволяющих осуществлять манипуляции с хромосомами.Метод гаплоидов основан на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом.Клеточная инженерия – конструирование клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции.Клетки растений и животных, помещенные в питательные среды, содержащие все необходимые для жизнедеятельности вещества, способны делиться, образуя клеточные культуры.В биотехнологии для получения моноклональных антител используются гибридомы – гибрид лимфоцитов с раковыми клетками, которые нарабатывают антитела, как лимфоциты, и обладают возможностью неограниченного размножения в культуре, как раковые клетки.Метод пересадки ядер соматических клеток в яйцеклетки позволяет получить генетическую копию животного, то есть делает возможным клонирование животных.

Метод слияния эмбрионов на ранних стадиях делает возможным создание химерных животных.

Онлайн-тест подготовки к ЗНО по биологии №42 "Селекция"

vneshkoly.com.ua

Доклад - Селекция - Биология

Чтотакое селекция

Термин«селекция» происходит от латинского слова selection– отбор. Говоря о селекции,имеют в виду два значения:

1. процесссоздания сортов растений, пород животных, штаммов полезных микроорганизмов;

2. науку,разрабатывающую теорию и методы создания сортов растений, пород животных,штаммов полезных микроорганизмов.

Теоретическаябаза селекции – генетика. Итогом селекционного процесса являются сорт, порода,штамм. Сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов – это совокупностьорганизмов, созданных человеком в процессе селекции и имеющих определенныенаследственные свойства. Все организмы, составляющие эту совокупность, имеютсходные наследственно закрепленные особенности, однотипную реакцию на условиясреды. Как наука селекция окончательно оформилась благодаря трудам Ч. Дарвина.Он проанализировал огромный материал по одомашниванию животных и введению вкультуру растений и на этой основе создал учение об искусственном отборе.

Селекция какпроцесс представляет собой специфическую форму эволюции, подчиняющуюся общимзакономерностям. Главная отличительная особенность селекции как процессасостоит в том, что естественный отбор заменен на искусственный, проводимыйчеловеком. Это и позволило Н.И. Вавилову дать емкое и образное определениеселекции как процесса. Он писал, что селекция представляет собой «эволюцию,направляемую волей человека». Следовательно, селекция есть важнейший родпрактической деятельности человека, итогом которой и стали все имеющиесясегодня сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы полезныхмикроорганизмов.

Одомашниваниекак первый этап селекции

Культурныерастения и домашние животные произошли от диких предков. Этот процесс называют одомашниваниемили доместикацией. Важнейшей движущей и направляющей силойодомашнивания служит искусственный отбор. На самых ранних этапах одомашнивания,уходящих на тысячелетие в глубь истории, искусственный отбор былбессознательным. Первые попытки одомашнивания начинались, вероятно, сослучайного выращивания диких животных. Только те из них, которые оказалисьспособными контактировать с человеком и существовать в условиях неволи,выживали. Следовательно, на первых этапах одомашнивания особую роль могласыграть селекция животных по поведению.

Отечественныйгенетик и эволюционист Д.К. Беляев предположил, а затем со своимиколлегами экспериментально показал, что отбор по поведению был одним изважнейших факторов резкого повышения изменчивости на начальных этапаходомашнивания животных. Выяснилось, что селекция по поведению не ограничиваетсяизменением самого поведения. Параллельно изменяются многие жизненно важныефункции и процессы. Происходит перестройка такой строго стабилизированнойсистемы организма, как репродуктивная. Например, у селекционируемых поповедению лисиц наблюдается переход от однократного размножения в году кдвукратному, изменяется характер линьки, меняется фотопериодическая реакция,появляется большое количество морфологических признаков, очень похожих на те,что известны для других одомашненных животных (окраска тела, форма ушей, хвостаи т.д.). Громадное разнообразие, закономерно возникающее на первом этапеодомашнивания животных, послужило основой для создания пород животных, резкоотличающихся как от диких предков, так и друг от друга.

Итак, напервых этапах введения в культуру растений и одомашнивания животных основнымнаправлением селекции был отбор на способность размножаться в условияхискусственного содержания, т.е. под контролем человека. Среди животныхоставлялись на потомство только те, которые могли размножаться в неволе иконтактировать с человеком. Среди злаковых растений человек отбирал только те,которые были способны сохранить семена в колосе, т.е. не осыпались, как этохарактерно для «дикарей».

Центрыпроисхождения культурных растений

Важнейшийрадел селекции как науки – учение об исходном материале. Фактически онразработан выдающимся советским генетиком и селекционером Н.И. Вавиловым иподробно изложен в его работе «Центры происхождения культурных растений». Любаяселекционная программа начинается с подбора исходного материала. Решая проблемуисходного материала, Н.И. Вавилов обследовал земной шар и выяснилтерритории с наибольшим генетическим разнообразием культивируемых растений и ихдиких сородичей. Вместе с сотрудниками Н.И. Вавилов осуществил в 20–30-егоды более 60 экспедиций по всем обитаемым континентам, кроме Австрии.Участники этих экспедиций – ботаники, генетики, селекционеры – были нестоящимиохотниками за растениями. В результате огромной и самоотверженной работы ониустановили и отельные районы мира, обладающие наибольшим разнообразиемгенетических форм растений. Таких районов Н.И. Вавилов выделил восемь: 1.Индийский центр;

2.Южнокитайский;

3.Среднеазиатский;

4.Переднеазиатский;

5.Средиземноморский;

6.Абиссинский;

7.Центральноамериканский;

8.Южноамериканский.

Н.И. Вавиловсчитал, что районы, где обнаружено наибольшее генетическое разнообразие по томуили другому виду растений, и являются центрами их происхождения. У картофелямаксимум генетического разнообразия связан с Южной Америкой, у кукурузы – сМексикой, у риса – с Китаем и Японией, у хлебных злаков пшеницы, ржи – соСредней Азией и Закавказьем, у ячменя – с Африкой. Эти районы и были отмеченыкак центры происхождения перечисленных видов. То же самое было сделано и помногим другим видам.

Наряду с открытиеммировых центров происхождения культурных растений Н.И. Вавилов и егоэкспедиции собрали самую крупную в мире коллекцию растений, которая быласосредоточена во вновь созданном в С.-Петербурге Всесоюзном институтерастениеводства, ныне носящем имя Н.И. Вавилова. Эта коллекция в видесеменных образцов постоянно пополняется, воспроизводится на полях опытныхстанций института и насчитывает в настоящее время более 300 тыс. номеров.Она-то и является тем кладезем исходного материала, которым пользуются все генетикии селекционеры страны, работающие с растениями. Прежде чем начать созданиенового сорта растений, селекционер подбираем из мировой коллекции всенеобходимые для работы образцы, обладающие интересующими его признаками.

Например,селекционер задумал создать для Сибири холодостойкий сорт пшеницы или ржи.Прежде всего, он будет изучать в мировой коллекции все холодостойкие сорта,собранные в северных районах Азии, Европы, Америки. После этого он сможетвыбрать сорт, наиболее соответствующий его селекционной программе.

Мироваяколлекция растений – наше крупнейшее национальное достояние, требующее к себебережного отношения и постоянного пополнения.

Происхождениедомашних животных и центры их одомашнивания

Каксвидетельствуют современные данные, центры происхождения животных и районы иходомашнивания связаны – это места древних цивилизаций. В индонезийско-индокитайскомцентре впервые, по-видимому, были одомашнены собака, большинство пород которойпроисходит от волка, – одно из наиболее древних домашних животных.

В ПереднейАзии, как полагают, были одомашнены овцы, их предок – дикие бараны муфлоны. ВМалой Азии одомашнены козы. Одомашнивание тура, ныне исчезнувшего вида,произошло, вероятно, в нескольких областях Евразии. В результате возниклимногочисленные породы крупного рогатого скота. Предки домашней лошади –тарпаны, также исчезнувшие, были одомашнены в степях Причерноморья. Такимобразом, для большинства видов домашних животных и культурных растений,несмотря на их огромное разнообразие, обычно удается указать на исходногодикого предка.

Применениецитоплазматической мужской стерильности

Возникаетвопрос, как получить гибридные семена, например, у кукурузы, сахарной свеклы,риса, томатов, если в пределах одного растения или даже одного цветка расположеныженские и мужские элементы системы размножения и всегда присутствуетвозможность самоопыления. В этих случаях избежать процесс самоопыления возможнотолько двумя путями: на материнских формах удалить вручную мужские элементыцветка, продуцирующие пыльцу; сделать мужские соцветия стерильными. Первый путьочень трудоёмок, поэтому генетики начали поиск систем, определяющих мужскуюстерильность растений.

В 1929 г.Ученик Н.И. Вавилова, отечественный селекционер и генетик М.И. Хаджиновнашёл в посевах кукурузы растения с мужской стерильностью, которые ничем неотличались от нормальных, полностью стерильных, т.е. не продуцирующих пыльцу.Эта система затем была детально изучена генетически, выявлены разные типымужской стерильности. Один из них – цитоплазматическая мужскаястерильность (ЦМС) – был предложен и широко использован для получениягибридных семян у кукурузы, а затем и у многих других видов.

Схемаиспользования ЦМС в селекции разработана в 30-х годах Родсом. Этот тип мужскойстерильности характеризуется тем, что только взаимодействие особого типацитоплазмы (S)и рецессивных генов ядра (rf) обусловливает мужскую стерильность.

В практикеиспользуют лишь гибридные семена первого поколения от скрещивания двух линий,простого гибрида и линии или двух простых гибридов. Второе и последующиепоколения в производственных посевах не используются, так как гибридырасщепляются на исходные формы и эффект гетерозиса исчезает. В связи с этим прииспользовании гетерозиса у растений организовано семеноводство в специальныххозяйствах, фермах, где получают только семена первого поколения и продают иххозяйствам, фермерам и т.д. Так как урожайность гетерозисных гибридовзначительно (на 20–30%) выше сортов, то затраты на семеноводство гибридныхсемян с лихвой окупаются. В растениеводстве гетерозис широко используется укукурузы, сорго, сахарной свеклы, риса томатов и других видов.

Открытиеявления гетерозиса было крупнейшим событием в генетике и селекционной практике.

Полиплоидияи отдалённая гибридизация в селекции растений

Виды, укоторых число хромосом умножено кратно основному числу (n), называются полиплоидами.Многие виды растений, введенные в культуру, – полиплоиды. Среди покрытосеменныхрастений доля полиплоидов составляет 30–35%, причём у злаковых трав она равнапочти 70%. Из культурных злаков к полиплоидам относятся пшеница и овёс.Основное число хромосом для пшеницы n=7.

Твёрдаяпшеница имеет 28 хромосом, т.е. является тетраплоидом: мягкая пшеница, нашаосновная продовольственная культура, имеет 42 хромосомы, т.е. являетсягексаплоидом. К полиплоидам относятся и многие другие культурные виды растений:хлопчатник, люцерна, табак и др.

Полиплоидныеформы растений делятся на два типа. Виды, у которых кратно умножен один и тотже геном, называются аутополиплоидами. Например, у обычнойдиплоидной ржи набор хромосом равен 14. Разработаны методы умножения числахромосом. Довольно легко можно получить формы ржи с 28 хромосомами, они ипредставляют собой типичные аутополиплоиды.

Гибридизациябывает внутривидовая, когда скрещиваются разные формы, линии,сорта, породы между собой в пределах вида, и отдалённая, когдаскрещиваются разные виды и даже роды, в результате получаются межвидовые илимежродовые гибриды.

Если врезультате отдалённой межвидовой или межродовой гибридизации в одном организмеобъединяются разные геномы, а потом кратно умножаются, то такие полиплоидыназываются аллополиплоидами.

Причиныстерильности отдаленных гибридов в отсутствие парности гомологичных хромосом

Необходимовспомнить процесс мейоза: при нормальном протекании коньюгации гомологичныххромосом в профазе их последующее расхождение и образование гаплоидных мужскихи женских гамет осуществляется, как правило, без отклонений.

Поскольку умежродовых гибридов из пары гомологичных хромосом присутствует только одна, товесь процесс коньюгации и все последующие этапы нарушаются, что приводит кобразованию нежизнеспособных мужских и женских гамет, а тем самым и кстерильности отдаленных гибридов.

www.ronl.ru

Селекция: основные методы и достижения | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, конспект, сочинение, ГДЗ, тест, книга

Вопрос 1. Что такое селекция?

Селекция — это наука о создании новых и улучшении существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганиз­мов. Одновременно селекцией называют и сам процесс создания сортов, пород и штаммов. Теоретической основой селекции является ге­нетика. Благодаря селекции из примерно 150 видов культурных растений и 20 видов одо­машненных животных созданы тысячи разно­образных пород и сортов. Селекция пришла на смену стихийным, сформировавшимся на бы­товом уровне приемам по содержанию и разве­дению растений и животных, которыми чело­век пользовался в течение тысяч лет.

Вопрос 2. Что называют породой, сортом, штаммом?

Порода, сорт или штамм — это совокуп­ность особей одного вида, искусственно со­зданная человеком и характеризующаяся оп­ределенными наследственными свойствами. Все организмы этой совокупности обладают набором генетически зафиксированных мор­фологических и физиологических признаков. Это означает, что все ключевые гены переведе­ны в гомозиготное состояние и расщепления в ряду поколений не происходит. Породы, сорта и штаммы способны максимально проявить свои полезные для человека качества лишь в условиях, для которых они были созданы.

Вопрос 3. Какие основные методы селекции вы знаете?

Основными методами селекции являются отбор и гибридизация.

Отбор — это выбор в каждом поколении осо­бей с определенными признаками с целью их по­следующего скрещивания. Отбор обычно ведут в течение нескольких подряд идущих поколений. Различают отбор массовый и индивидуальный.

Гибридизация — это направленное скрещи­вание определенных особей для получения но­вых или закрепления нужных признаков с целью выведения еще не существующей породы (сорта) или сохранения свойств уже имеющейся совокупности особей. Гибридизация бывает вну­тривидовая и межвидовая (отдаленная).

Вопрос 4. Что такое массовый отбор, индиви­дуальный отбор?

Массовый отбор производится по фено­типическим признакам и обычно используется и растениеводстве при работе с перекрестно-опыляющимися растениями. Если необходи­мые признаки популяции (например, вес семе­ни) улучшились, то можно считать, что мас­совый отбор по фенотипу был эффективен.

Именно таким путем были созданы многие со­рта культурных растений. В случае селекции микроорганизмов возможно использование только массового отбора.

При индивидуальном отборе идет выбор отдельных особей, причем потомство каждой из них изучают и контролируют на протяже­нии нескольких поколений. Это позволяет оп­ределить генотипы особей и использовать для дальнейшей селекции те организмы, которые обладают оптимальным сочетанием полезных для человека признаков и свойств. В результа­те получают сорта и породы с высокой одно­родностью и постоянством признаков, по­скольку все входящие в них особи являются потомками небольшого числа родителей. На­пример, некоторые породы кошек и сорта де­коративных растений являются результатом сохранения единичной мутации (т. е. изменен­ного генотипа одной особи-предка).

Вопрос 5. Какие сложности возникают при пос­тановке межвидовых скрещиваний? Материал с сайта //iEssay.ru

Межвидовое скрещивание возможно только для биологически близких видов (лошадь и осел, хорек и норка, лев и тигр). Однако даже в этом случае гибриды, хотя и характеризуются гетерозисом (т. е. превосходят по своим свойст­вам родителей), часто оказываются бесплодны­ми или низкоплодовитыми. Причина этого заключается в невозможности конъюгации хромосом разных биологических видов, в ре­зультате чего происходит нарушение мейоза и гаметы не образуются. Для решения этой проблемы используют различные приемы. В частности, с целью получения плодовитого гибрида капусты и редьки селекционер Г. Д. Карпеченко использовал метод полиплоидизации. Он скрещивал не диплоидные, а тетраплоидные растения. В результате этого в первой профазе мейоза (профаза I) хромосомы, принадлежащие одному виду, могли образовывать биваленты. Деление проходило нормально, и формирова­лись полноценные гаметы. Этот эксперимент стал важным этапом в развитии селекции.

• чем характеризуются сорт и порода
• селекция основные методы и достижения
• кратко о селекции
• селекция: основные методы и достижения вопросы
• Благодаря селекции

iessay.ru

Лекция 25. Основы селекции | Kursak.NET

Лекция 25. Основы селекции

Учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растений

Селекция — наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор. Теоретической основой селекции является генетика.

Для успешного решения задач, стоящих перед селекцией, академик Н.И.Вавилов особо выделял значение:

1. Изучения сортового, видового и родового разнообразия интересующей нас культуры;

2. Влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;

3. Изучения наследственной изменчивости;

4. Знаний закономерностей наследования признаков при гибридизации;

5. Особенностей селекционного процесса для само- или перекрестноопылителей;

6. Стратегии искусственного отбора.

Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Каждая порода животных, сорт растений, штамм микроорганизмов приспособлены к определенным условиям, поэтому в каждой зоне нашей страны имеются специализированные сортоиспытательные станции и племенные хозяйства для сравнения и проверки новых сортов и пород.

Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала, с этой целью Н.И.Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара. К 1940 году во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тыс. образцов. Но с позиций лысенковщины, занявшей в то время руководящие позиции в биологической науке России и считавшей, что определяющую роль в создании новых форм играет окружающая среда, эта коллекция была не нужна. Работы по пополнению коллекции были прекращены. В настоящее время коллекция пополняется и является основой для работ по селекции любой культуры.

Н.И.Вавилов установил центры происхождения культурных растений, где находится наибольшее видовое и сортовое многообразие культурных растений.

Центры происхождения культурных растений (по Н.И.Вавилову).

Наиболее богатыми по количеству культур являются древние центры цивилизации, именно там наиболее ранняя культура земледелия, более длительное время проводится искусственный отбор и селекция растений.

Основные методы селекции растений

Классическими методами селекции растений были и остаются гибридизация и отбор. Различают две основные формы искусственного отбора: массовый и индивидуальный.

1. Массовый отбор применяют при селекции перекрестноопыляемых растений, таких, как рожь, кукуруза, подсолнечник. При этом выделяют группу растений, обладающих ценными признаками. В этом случае сорт представляет собой популяцию, состоящую из гетерозиготных особей, и каждое семя даже от одного материнского растения обладает уникальным генотипом. С помощью массового отбора сохраняются и улучшаются сортовые качества, но результаты отбора неустойчивы в силу случайного перекрестного опыления.

2. Индивидуальный отбор эффективен для самоопыляемых растений (пшеницы, ячменя, гороха). В этом случае потомство сохраняет признаки родительской формы, является гомозиготным и называется чистой линией. Чистая линия — потомство одной гомозиготной самоопыленной особи. У любой особи тысячи генов, и так как происходят мутационные процессы, то абсолютно гомозиготных особей в природе практически не бывает. Мутации чаще всего рецессивны. Под контроль естественного и искусственного отбора они попадают только тогда, когда переходят в гомозиготное состояние.

3. Инбридинг используют при самоопылении перекрестноопыляемых растений, например, для получения чистых линий кукурузы. При этом подбирают такие растения, гибриды которых дают максимальный эффект гетерозиса — жизненной силы, образуют початки более крупные, чем початки родительских форм. От них получают чистые линии — на протяжении ряда лет, производят принудительное самоопыление — срывают метелки с выбранных растений и, когда появляются рыльца пестиков, их опыляют пыльцой этого же растения. Изоляторами предохраняют соцветия от попадания чужой пыльцы. У гибридов многие рецессивные неблагоприятные гены при этом переходят в гомозиготное состояние, и это приводит к снижению их жизнеспособности, к депрессии. Затем скрещивают чистые линии между собой для получения гибридных семян, дающих эффект гетерозиса.

Эффект гетерозиса объясняется двумя основными гипотезами. Гипотеза доминирования предполагает, что эффект гетерозиса зависит от количества доминантных генов в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Чем больше в генотипе генов в доминантном состоянии — тем больший эффект гетерозиса, и первое гибридное поколение дает прибавку урожая до 30% (рис. 339).

Р ААbbCCdd x aaBBccDD F1 AaBbCcDd

Гипотеза сверхдоминирования объясняет явление гетерозиса эффектом сверхдоминирования: иногда гетерозиготное состояние по одному или нескольким генам дает гибриду превосходство над родительскими формами по массе и продуктивности.

Но начиная со второго поколения эффект гетерозиса затухает, так как часть генов переходит в гомозиготное состояние.

Аа х Аа

АА 2Аа аа

4. Перекрестное опыление самоопылителей дает возможность сочетать свойства различных сортов. Рассмотрим, как это практически выполняется при создании новых сортов пшеницы. У цветков растения одного сорта удаляются пыльники, рядом в банке с водой ставится растение другого сорта, и растения двух сортов накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

5. Очень перспективен метод получения полиплоидов, у растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Многие культуры представляют собой естественные полиплоиды: пшеница, картофель, выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.

Виды, у которых кратно умножен один и тот же геном, называются аутополиплоидами. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Это вещество блокирует образование микротрубочек веретена деления при митозе, в клетках удваивается набор хромосом, клетки становится тетраплоидными (рис. 340).

6. Отдаленная гибридизация — скрещивание растений, относящихся к разным видам. Но отдаленные гиб

риды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не конъюгируют), и не образуются гаметы.

В 1924 году советский ученый Г.Д.Карпеченко получил плодовитый межродовой гибрид. Он скрестил редьку (2n = 18 редечных хромосом) и капусту (2n = 18 капустных хромосом). У гибрида в диплоидном наборе было 18 хромосом: 9 редечных и 9 капустных, но при мейозе редечные и капустные хромосомы не конъюгировали, гибрид был стерильным.

С помощью колхицина Г.Д.Карпеченко удалось удвоить хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе редечные (9 + 9) хромосомы конъюгировали с редечными, капустные (9 + 9) с капустными.

Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), (рис. 341) пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами.

7. Использование соматических мутаций применимо для селекции вегетативно размножающихся растений, что использовал в своей работе еще И.В.Мичурин. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию. Кроме того, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.

8. Экспериментальный мутагенез основан на открытии воздействия различных излучений для получения мутаций и на использование химических мутагенов. Мутагены позволяют получить большой спектр разнообразных мутаций, сейчас в мире созданы более тысячи сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных после воздействия мутагенами.

Многие методы селекции растений были предложены И.В.Мичуриным. С помощью метода ментора И.В.Мичурин добивался изменения свойств гибрида в нужную сторону. Например, если у гибрида нужно было улучшить вкусовые качества, в его крону прививались черенки с родительского организма, имеющего хорошие вкусовые качества; или гибридное растение прививали на подвой, в сторону которого нужно было изменить качества гибрида. И.В.Мичурин указывал на возможность управления доминированием определенных признаков при развитии гибрида. Для этого на ранних стадиях развития необходимо воздействие определенными внешними факторами. Например, если гибриды выращивать в открытом грунте, на бедных почвах, повышается их морозостойкость.

Основные методы селекции животных

Создание пород домашних животных началось вслед за их приручением и одомашниванием, которое началось 10-12 тыс. лет назад. Содержание в неволе снижает действие стабилизирующей формы естественного отбора. Различные формы искусственного отбора (сначала бессознательный, а затем методический) приводят к созданию всего многообразия пород домашних животных.

В селекции животных, по сравнению с селекцией растений, есть ряд особенностей. Во-первых, для животных характерно в основном половое размножение, поэтому любая порода является сложной гетерозиготной системой. Оценка качеств самцов, которые внешне у них не проявляются (яйценоскость, жирномолочность), оцениваются по потомству и родословной. Во-вторых, у них часто поздняя половозрелость, смена поколений происходит через несколько лет. В-третьих, потомство немногочисленное.

Основными методами селекции животных являются гибридизация и отбор. Различают те же методы скрещивания — близкородственное скрещивание, инбридинг, и неродственное — аутбридинг. Инбридинг, как и у растений, приводит к депрессии. Отбор у животных проводится по экстерьеру (определенным параметрам внешнего строения), т.к. именно он является критерием породы.

1. Внутрипородное разведение направлено на сохранение и улучшение породы. Практически выражается в отборе лучших производителей, выбраковке особей, не отвечающих требованиям породы. В племенных хозяйствах ведутся племенные книги, отражающие родословную, экстерьер и продуктивность животных за много поколений.

2. Межпородное скрещивание используют для создания новой породы. При этом часто проводят близкородственное скрещивание, родителей скрещивают с потомством, братьев с сестрами, это помогает получить большее число особей, обладающих нужными свойствами. Инбридинг сопровождается жестким постоянным отбором, обычно получают несколько линий, затем производят скрещивание разных линий.

Хорошим примером может служить выведенная академиком М.Ф.Ивановым порода свиней — украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами-производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были получены чистые линии, при скрещивании которых получены родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, по выносливости — от украинских свиней.

3. Использование эффекта гетерозиса. Часто при межпородном скрещивании в первом поколении проявляется эффект гетерозиса, гетерозисные животные отличаются скороспелостью и повышенной мясной продуктивностью. Например, при скрещивании двух мясных пород кур получают гетерозисных бройлерных кур, при скрещивании беркширской и дюрокджерсейской пород свиней получают скороспелых свиней с большой массой и хорошим качеством мяса и сала.

4. Испытание по потомству проводят для подбора самцов, у которых не проявляются некоторые качества (молочность и жирномолочность быков, яйценоскость петухов). Для этого производителей-самцов скрещивают с несколькими самками, оценивают продуктивность и другие качества дочерей, сравнивая их с материнскими и со среднепородными.

5. Искусственное осеменение используют для получения потомства от лучших самцов производителей, тем более что половые клетки можно хранить при температуре жидкого азота любое время.

6. С помощью гормональной суперовуляции и трансплантации у выдающихся коров можно забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их в других коров, эмбрионы так же хранятся при температуре жидкого азота. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей.

7. Отдаленная гибридизация, межвидовое скрещивание, известно с древних времен. Чаще всего межвидовые гибриды стерильны, у них нарушается мейоз, что приводит к нарушению гаметогенеза. С глубокой древности человек использует гибрид кобылицы с ослом — мула, который отличается выносливостью и долгожительством. Но иногда гаметогенез у отдаленных гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары, могут пастись высоко в горах, а, как мериносы, дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного крупного рогатого скота с яками и зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид — бестер, хорька и норки — хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасем.

Селекция микроорганизмов. Биотехнология

Традиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов. Но и здесь есть свои особенности. Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении. Хотя вероятность естественного возникновения мутации у микроорганизмов такая же, как и всех других организмов (1 мутация на 1 млн. особей по каждому гену), но очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену.

В результате искусственного мутагенеза и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пеницилла более чем в 1000 раз. Продукты микробиологической промышленности используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии, приготовлении многих молочных продуктов. С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, различные ферменты, витамины и многое другое.

Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений качеств почвы. В настоящее время разработаны методы получения марганца, меди, хрома при разработке отвалов старых рудников с помощью бактерий, где обычные методы добычи экономически невыгодны.

Биотехнология — использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.

Новейшими методами селекции микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.

Генная инженерия

Методы основаны на выделении нужного гена из генома одного организма и введении его в геном другого организма. «Вырезании» генов проводят с помощью специальных «генетических ножниц», ферментов — рестриктаз, затем ген вшивают в вектор — плазмиду, с помощью которого ген вводится в бактерию (рис. 342). Вшивание осуществляется с помощью другой группы ферментов — лигаз. Причем вектор должен содержать все необходимое для управления работой этого гена — промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор. Кроме того, вектор должен содержать маркерные гены, которые придают клетке-реципиенту новые свойства, позволяющие отличить эту клетку от исходных клеток. Затем вектор вводится в бактерию, и на последнем этапе отбираются те бактерии, в которых введенные гены успешно работают.

Излюбленный объект генных инженеров — кишечная палочка, бактерия, живущая в кишечнике человека. Именно с ее помощью получают гормон роста — соматотропин, гормон инсулин, который раньше получали из поджелудочных желез коров и свиней, белок интерферон, помогающий справиться с вирусной инфекцией.

Второй путь — синтез гена искусственным путем. Для этого используются иРНК, с помощью фермента обратная транскриптаза на иРНК синтезируется ДНК.

Методы хромосомной инженерии.

Одна группа методов основана на введении в генотип растительного организма пары чужих гомологичных хромосом, контролирующих развитие нужных признаков, или замещении одной пары гомологичных хромосом на другую. На этом основаны методы получения замещенных и дополненных линий, с помощью которых в растениях собираются признаки, приближающие к созданию «идеального сорта».

Очень перспективен метод гаплоидов, основанный на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом. Например, выращивают из пыльцевых зерен кукурузы гаплоидные растения, содержащие 10 хромосом, затем хромосомы удваивают и получают диплоидные (10 пар хромосом), полностью гомозиготные растения всего за 2 — 3 года вместо 6 — 8 летнего инбридинга. Сюда же можно отнести и получение полиплоидных растений в результате кратного увеличения хромосом.

Методы клеточной инженерии.

Выращивание клеточных культур. Метод связан с культивированием отдельных клеток в питательных средах, где они образуют клеточные культуры. Оказалось, что клетки растений и животных, помещенных в питательную среду, содержащую все необходимые для жизнедеятельности вещества, способны делиться. Клетки растений обладают еще и свойством тотипотентности, то есть при определенных условиях они способны сформировать полноценное растение. Это дает возможность с помощью клеточных культур получать ценные вещества. Например, культура клеток женьшеня нарабатывает биологически активные вещества. С другой стороны, можно размножить эти растения в пробирках, помещая клетки в определенные питательные среды. Так можно размножать редкие и ценные растения. Это позволяет создавать безвирусные сорта картофеля и других растений.

Гибридизация клеток. Например, разработана методика гибридизации протопластов соматических клеток. Удаляются клеточные оболочки и сливаются протопласты клеток организмов, относящихся к разным видам — картофеля и томата, яблони и вишни. Перспективно создание гибридом, при котором осуществляется гибридизация различных клеток. Например, лимфоциты, образующие антитела, гибридизируются с раковыми клетками. В результате гибридомы нарабатывают антитела, как лимфоциты, и «бессмертны», как раковые клетки. Следовательно, они обладают возможностью неограниченного размножения в культуре.

Клонирование. Интересен метод пересадки ядер соматических клеток в яйцеклетки. Таким способом возможно клонирование животных, получение генетических копий от одного организма. В настоящее время получены клонированные лягушки, получены первые результаты клонирования млекопитающих.

Создание химерных животных. Возможно слияние эмбрионов на ранних стадиях, таким способом были получены химерные мыши при слиянии эмбрионов белых и черных мышей, химерное животное овца-коза.

kursak.net

Что такое селекция | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Селекция (от лат. селекцио — отбор) — наука о выведении новых форм животных, растений, грибов и бактерий с ценными для человека свойствами. Ещё селекцией называют науку о методах создания новых форм, а иногда и отрасль сельского хозяйства, которая занимается выведением этих самых форм.

Рис. 73. Породы крупного рогатого скота: а — холмо­горская; б — чёрно­пёстрая; в — красная степная; г — сим­ментальская отли­чаются не только по своим биологичес­ким свойствам, но и по фенотипу

Задачами селекции животных является выведение новых или усовершенствование существующих пород домашних животных определённого биологического вида, имеющих ценные для человека общие признаки и свойства, чётко отличающие этих особей от других представителей вида (рис. 73). Критерием того, что данная совокуп­ность особей — именно порода, также является то, что все признаки породы передаются почти без изменений из поколения в поколение, то есть порода сохраняется.

При скрещивании собак породы боксёр в потомстве будут щенки боксёры. То же самое наблюдается и при скрещивании доберманов. Но если гибридов боксёров и доберманов — собак, наделённых некоторыми чрезвычайными качествами этих двух пород, начать скрещивать в себе, то через два поколения от этих качеств уже ничего не останется.

Поэтому самой важной задачей при выведении породы является не столько подбор особей с уникаль­ными качествами, сколько сохранение в поколениях нужных свойств, пусть даже не самых лучших. Этого можно достичь, только основываясь на знании того, как у вида наследуются признаки, и умело манипули­руя наследственностью. Очевидно, что и то, и другое требует знаний генетики. Именно поэтому наука о наследственности и изменчивости является основой селекции.

Задача селекции растений состоит в создании и усо­вершенствовании сортов, а селекции грибов и бакте­рий — штаммов (от нем. штам — основа, ствол). Материал с сайта http://worldofschool.ru

Характерными особенностями сортов и штаммов, так же, как и пород животных, является их способность сохранять характерные свойства и признаки из поколения в поколение.

Процесс получения пород животных и сортов растений, наделённых полезными человеку свойствами, поддержка пород (сортов) и их улучше­ние, осуществляемые путём искусственного отбора, называется селекцией. Научной основой селекции является генетика, методы которой (инбредные и аутбредные скрещивания, гибридизация и искусственно вызванная полиплоидия) селекционеры используют в практической работе.

• Ре фе рат биология

• Доклад на тему селекция и размножение сирени и ивы

• Доклад на тему селекция

• Доклад на тему селекция и биотехнология

• Селекция краткое содержание

worldofschool.ru

Смотрите также

• 
  Растения эпохи динозавров
• 
  Растения живучка фото
• 
  Растения балтийского моря
• 
  Растения балтийского моря
• 
  Портулак комнатное растение
• 
  Определительные карточки растений
• 
  Комнатное растение портулак
• 
  Живучка фото растения
• 
  Живучка растения фото
• 
  Редко встречаемые растения
• 
  Тропическое вьющееся растение